第3章 第1节 第2课时 晶胞 晶体结构的测定（Word练习）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（人教版 单选）

[对应知能达标训练P23] [基础训练] 1．下列有关晶胞的说法正确的是(　　) A．由晶胞中的粒子数可直接确定该晶体的化学式 B．若晶胞为平行六面体，则侧棱上的粒子为2个晶胞共用 C．晶胞是晶体结构中最小的重复单元 D．晶胞中不可能存在多个粒子 解析　晶胞中的粒子不一定完全属于该晶胞，故不能直接由晶胞中所含粒子数确定该晶体的化学式，A项错误；1个晶胞中一般都有多个粒子，D项错误。 答案　C 2．研究发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性，因这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为(　　) A．Mg2CNi3　　　　 B．MgCNi3 C．MgCNi2 D．MgC2Ni 解析　根据晶胞结构可知，碳原子位于该晶胞的体心，所以该晶胞中含有一个碳原子，镁原子位于顶角处，因此镁原子个数为8×＝1，镍原子位于面心处，因此镍原子个数为6×＝3，故该晶体的化学式为MgCNi3。 答案　B 3．某晶体的部分结构如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是(　　) A．3∶9∶4　　　　　 B．1∶4∶2 C．2∶9∶4 D．3∶8∶4 解析　由图可知该晶体部分结构的上下两面为正三角形，因此处于顶点的粒子为12个该结构共用，故该结构中A的数目为6×＝；处于水平棱上的粒子为4个该结构共用，处于垂直棱上的粒子为6个该结构共用，故该结构单元中包含B粒子的数目为6×＋3×＝2；该结构中包含C粒子的数目为1，由此可见A、B、C三种粒子的数目之比为∶2∶1＝1∶4∶2。 答案　B 4．由硼和镁两种元素组成的化合物可为超导材料，右图为该化合物的晶体结构单元示意图，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为(　　) A．Mg5B12 B．MgB2 C．Mg2B D．Mg3B2 解析　由于镁原子位于顶点处，另外棱柱的上下底面还各有1个镁原子，则晶胞中含有的镁原子个数是2×＋12×＝3。6个硼原子位于棱柱内，即Mg与B的原子个数之比是1∶2，因此该化合物的化学式可表示为MgB2。 答案　B 5．测定晶体结构最常用的方法是X射线衍射，关于其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是(　　) A．X射线透过晶体时会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰 B．同一种物质的X射线衍射图谱相同 C．分析X射线衍射图谱可获得晶胞形状和大小、原子在晶胞中的数目和位置等信息 D．利用X射线衍射实验分析物质微观结构是测定原子空间排布的重要途径 解析　同一种物质的晶态和非晶态的X射线衍射图谱不同。 答案　B 6．我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体，晶胞结构如图。下列说法不正确的是(　　) A．11BN和10BN的性质有差异 B．该晶体具有良好的导电性 C．该晶胞中含有4个B原子，4个N原子 D．N原子周围等距且最近的N原子数为12 解析　11B和10B互为同位素，形成的化合物在化学性质上无差异，但物理性质有差异，A正确；该晶体结构中无自由移动的离子和电子，不具有导电性，B错误；该晶胞中，顶点上的B原子个数为8×＝1，面心上的B原子个数为6×＝3，共有4个B原子，C正确；由晶胞示意图，1个N原子与4个B原子成键，每个B原子又分别和3个N原子成键，所以N原子周围等距且最近的N原子数为3×4＝12个，D正确。 答案　B 7．石墨烯可转化为富勒烯(C60)，科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm。下列说法正确的是(　　) A．C60和石墨烯互为同分异构体 B．该富勒烯化合物的化学式为K2C60 C．C60周围等距且距离最近的C60的数目为8 D．该晶胞中含K和C60个数比为3∶4 解析　C60和石墨烯为同种元素形成的不同单质，互为同素异形体，故A错误；该晶胞中含有K的个数为12×＝6，C60的个数为8×＋1＝2，故化学式为K3C60，故B、D错误；以体心的C60为例，与其等距且距离最近的C60为顶角的8个C60，故C正确。 答案　C [能力提升] 8．磷锡青铜合金广泛用于仪器仪表中的耐磨零件和抗磁元件等。其晶胞结构如图所示。已知晶胞参数为a pm，下列说法不正确的是(　　) A．磷锡青铜的化学式为Cu3SnP B．该晶胞中与Cu等距离且最近的Cu有4个 C．三种元素Cu、Sn、P在元素周期表中分别处于ds区、p区、p区 D．Sn和P原子间的最短距离为a pm 解析　根据晶胞的结果分析得到晶胞中原子个数分别为P：1个，Sn：8×＝1，Cu：6×＝3，则磷锡青铜的化学式为Cu3SnP，正确；以面心的铜分析，该晶胞中与Cu等距离且最近的Cu有8个，错误；三种元素Cu、Sn、P的价电子分别为3d104s1、5s25p2、3s23p3，则三种元素在元素周期表中分别处于ds区、p区、p区，正确；Sn和P原子间的最短距离为体对角线的一半即a pm，正确，故选B。 答案　B 9．高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构，晶体中氧的化合价部分为0价，部分为－2价。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞，则下列说法中正确的是(　　) A．超氧化钾的化学式为KO2 B．每个晶胞中含有8个K＋和4个O C．晶体中与每个K＋距离最近的K＋有8个 D．晶体中0价氧原子和－2价氧原子个数比为1∶3 解析　由题中的晶胞结构知，有8个K＋位于晶胞顶角，6个K＋位于晶胞面心，则晶胞中含有K＋的个数为8×＋6×＝4，O有12个位于棱上，1个处于中心，则晶胞中含有的O个数为12×＋1＝4；超氧化钾的化学式为KO2；晶体中与每个K＋距离最近的K＋有12个；设晶体中0价氧原子和－2价氧原子的个数分别为x、y，则有x＋y＝8，x×0＋y×(－2)＝－4，得x∶y＝3∶1。 答案　A 10．(2025·南京高二检测)在一定条件下，物质的聚集状态随着构成物质的微粒种类、微粒间相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同，如物质的不同聚集状态有固态、液态、气态、晶态、非晶态、准晶、等离子体、液晶等。 (1)准晶是一种无平移周期序但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过____________区分晶体、准晶和非晶体。 (2)将一块缺角的胆矾晶体悬置于饱和硫酸铜溶液中，一段时间后(温度不变)，发现缺角的晶体变完整了。若溶剂不挥发，则这段时间内晶体和溶液的质量变化分别是________、________(填“变大”“变小”“不变”或“不能确定”)。该变化过程中晶体表现出________性。 (3)Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶角，则该晶胞中有________个铜原子。 (4)灼烧硫酸铜可以生成一种红色晶体，其晶胞结构如图所示，该化合物的化学式是________。 解析　(3)根据均摊法计算，1个晶胞中含有的氧原子数为4＋6×＋8×＝8，再结合化学式Cu2O知，1个晶胞中含有16个铜原子。 答案　(1)X射线衍射实验　(2)不变　不变　自范　(3)16　(4)Cu2O 11．如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿晶胞结构，该结构是具有代表性的最小重复单位。 (1)在该物质的晶胞结构中，每个钛离子周围与它最接近且距离相等的氧离子、钙离子分别有________个、________个。 (2)该晶胞结构中，元素氧、钛、钙的离子个数比是______________，该物质的化学式可表示为______________。 (3)若钙、钛、氧三元素的相对原子质量分别为a、b、c，晶胞结构图中正方体边长(钛原子之间的距离)为d nm(1 nm＝10-9 m)，阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol-1，则该晶胞的密度为____________g·cm-3。 解析　(1)以钛离子为顶点，应有8个立方晶胞紧靠在一起，这样钛离子成为空间直角坐标系的中心原点，它的三维方向上前、后、左、右、上、下最近且距离相等各有一个氧离子，共6个，它周围的8个立方晶胞内各含一个与它距离相等且最接近的钙离子。(2)该晶胞中含氧离子个数为12×＝3，钙离子1个，钛离子个数为8×＝1，故其个数比为3∶1∶1，那么它的化学式可表示为CaTiO3。(3)晶胞的质量即三种离子的质量，即。晶胞的体积为d3×10-21 cm3，则其密度为ρ＝＝＝ g·cm-3。 答案　(1)6　8　(2)3∶1∶1　CaTiO3 (3) 12．(1)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为____________g·cm-3(列出计算式)。 (2)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞棱长为a nm、FeS2的摩尔质量为M、阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为______________g·cm-3；晶胞中Fe2+位于S所形成的正八面体的体心，该正八面体的棱长为____________nm。 解析　(1)1个氧化锂晶胞含O的个数为8×＋6×＝4，含Li的个数为8，1 cm＝107 nm，代入密度公式计算可得Li2O的密度为 g·cm-3。(2)该晶胞中Fe2+位于棱上和体心，个数为12×＋1＝4，S位于顶点和面点，个数为8×＋6×＝4，故晶体密度＝＝＝＝×1021 g·cm-3；根据晶胞结构，S所形成的正八面体的棱长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长，即为晶胞棱长的，故该正八面体的棱长为a nm。 答案　(1) (2)×1021 　a 学科网（北京）股份有限公司 $